Batterier för hybrid- och elbilar

I vår föregående artikel diskuterade vi batteriet som en källa till elektricitet, som i första hand behövdes för att starta en bil, liksom för relativt kortvarig drift av elektrisk utrustning. Helt andra krav ställs dock på egenskaperna hos batterier som används för att driva stora mobila enheter, i vårt fall hybridfordon och elfordon. En mycket större mängd lagrad energi krävs för att driva ett fordon och måste lagras någonstans. I en klassisk bil med förbränningsmotor lagras den i tanken i form av bensin, diesel eller gasol. När det gäller ett elfordon eller ett hybridfordon lagras det i batterier, vilket kan beskrivas som huvudproblemet med ett elfordon.

Nuvarande ackumulatorer kan lagra lite energi, medan de är ganska skrymmande, tunga och samtidigt tar det för sin maximala påfyllning flera timmar (vanligtvis 8 eller mer). Däremot kan konventionella fordon med förbränningsmotorer lagra en stor mängd energi jämfört med batterier i ett litet fodral, förutsatt att det bara tar en minut, kanske två, att ladda. Tyvärr har problemet med lagring av el plågat elfordon sedan starten, och trots obestridliga framsteg är deras energitäthet som krävs för att driva ett fordon fortfarande mycket låg. I de följande raderna, spara e -post Vi kommer att diskutera energi mer i detalj och försöka föra närmare den verkliga verkligheten hos bilar med ren el- eller hybriddrift. Det finns många myter kring dessa "elektroniska bilar", så det skadar inte att titta närmare på fördelarna eller nackdelarna med sådana enheter.

Tyvärr är även siffrorna från tillverkarna mycket tveksamma och ganska teoretiska. Kia Venga innehåller till exempel en elmotor med en effekt på 80 kW och ett vridmoment på 280 Nm. Strömförsörjningen levereras av litiumjonbatterier med en kapacitet på 24 kWh, den beräknade räckvidden för Kia Vengy EV enligt tillverkaren är 180 km. Batteriernas kapacitet säger oss att de, fulladdade, kan ge en motorförbrukning på 24 kW, eller mata en förbrukning på 48 kW på en halvtimme, etc. En enkel omräkning, och vi kommer inte att kunna köra 180 km . Om vi ​​ville tänka på en sådan räckvidd skulle vi behöva köra i genomsnitt 60 km / h i cirka 3 timmar, och motoreffekten skulle bara vara en tiondel av det nominella värdet, dvs 8 kW. Med andra ord, med en riktigt försiktig (försiktig) åktur, där du nästan säkert kommer att använda bromsen i arbetet, är en sådan tur teoretiskt möjlig. Naturligtvis överväger vi inte införandet av olika elektriska tillbehör. Alla kan redan föreställa sig vilken självförnekelse jämfört med en klassisk bil. Samtidigt häller du 40 liter diesel i klassiska Venga och kör hundratals och hundratals kilometer utan begränsningar. Varför är det så? Låt oss försöka jämföra hur mycket av denna energi och hur mycket vikt en klassisk bil kan hålla i tanken, och hur mycket en elbil kan hålla i batterier – läs mer här HÄR.

Några fakta från kemi och fysik

• bensins värmevärde: 42,7 MJ / kg,
• värmevärde för dieselbränsle: 41,9 MJ / kg,
• bensintäthet: 725 kg / m3,
• densitet av nafta: 840 kg / m3,
• Joule (J) = [kg * m2 / s2],
• Watt (W) = [J / s],
• 1 MJ = 0,2778 kWh.

Energi är förmågan att utföra arbete, mätt i joule (J), kilowattimmar (kWh). Arbete (mekaniskt) manifesteras av en förändring i energi under kroppens rörelse, har samma enheter som energi. Effekt uttrycker mängden arbete som utförs per tidsenhet, basenheten är watt (W).

Energikällornas specifika kraft

Energiresurs	Värmevärde / kg densitet	Värmevärde / l Energi / l	Energi / kg
bensin	42,7 MJ / kg 725 kg / m3	30,96 MJ / l 8,60 kWh / l	11,86 kWh / kg
Olja	41,9 MJ / kg 840 kg / m3	35,20 MJ / l 9,78 kWh / l	11,64 kWh / kg
Li-ion batteri (Audi R8 e-tron)	42 kWh 470 kg		0,0893 kWh / kg

Av ovanstående är det tydligt att bensin, till exempel med ett värmevärde på 42,7 MJ / kg och en densitet på 725 kg / m3, erbjuder en energi på 8,60 kWh per liter eller 11,86 kWh per kilogram. Om vi ​​bygger de nuvarande batterierna som nu är installerade i elfordon, till exempel litiumjon, är deras kapacitet mindre än 0,1 kWh per kilogram (för enkelhetens skull kommer vi att överväga 0,1 kWh). Konventionella bränslen ger över hundra gånger mer energi för samma vikt. Du kommer att förstå att detta är en enorm skillnad. Om vi ​​delar upp den i små, till exempel, bär en Chevrolet Cruze med ett 31 kWh batteri energi som rymmer mindre än 2,6 kg bensin eller, om du vill, cirka 3,5 liter bensin.

Du kan berätta hur det är möjligt att en elbil startar alls, och inte att den fortfarande kommer att ha mer än 100 km energi. Anledningen är enkel. Elmotorn är mycket effektivare när det gäller att omvandla lagrad energi till mekanisk energi. Vanligtvis bör den ha en verkningsgrad på 90%, medan effektiviteten hos en förbränningsmotor är cirka 30% för en bensinmotor och 35% för en dieselmotor. Därför räcker det med en mycket lägre energireserv för att ge samma effekt till elmotorn.

Användarvänlighet för enskilda enheter

Efter att ha utvärderat den förenklade beräkningen antas det att vi kan få cirka 2,58 kWh mekanisk energi från en liter bensin, 3,42 kWh från en liter dieselbränsle och 0,09 kWh från ett kilogram av ett litiumjonbatteri. Så skillnaden är inte mer än hundra gånger, utan bara cirka trettio gånger. Det här är det bästa numret, men fortfarande inte riktigt rosa. Tänk till exempel på den sportiga Audi R8. Dess fulladdade batterier, som väger 470 kg, har en energiekvivalent på 16,3 liter bensin eller bara 12,3 liter diesel. Eller, om vi hade en Audi A4 3,0 TDI med en tankkapacitet på 62 liter diesel och vi ville ha samma räckvidd på en ren batteridrift, skulle vi behöva cirka 2350 2 kg batterier. Än så länge ger detta faktum inte elbilen en särskilt ljus framtid. Det finns dock ingen anledning att kasta ett hagelgevär på rågen, eftersom trycket att utveckla sådana "e-bilar" kommer att tas bort av den hänsynslösa gröna lobbyn, så oavsett om biltillverkare gillar det eller inte, måste de producera något "grönt" . ". En säker ersättare för en rent elektrisk drivning är de så kallade hybriderna, som kombinerar en förbränningsmotor med en elmotor. För närvarande är de mest kända till exempel Toyota Prius (Auris HSD med samma hybridteknik) eller Honda Inside. Men deras rent elektriska räckvidd är fortfarande skrattretande. I det första fallet, cirka 20 km (i den senaste versionen av Plug In ökas den "till" 1 km), och i det andra knackar Honda inte ens på en rent elektrisk drivning. Hittills är den resulterande effektiviteten i praktiken inte så mirakulös som massreklam antyder. Verkligheten har visat att de kan färga dem med vilken blå rörelse som helst (ekonomi) mestadels med konventionell teknik. Fördelen med hybridkraftverket ligger främst i bränsleekonomin vid stadskörning. Audi sa nyligen att det för närvarande bara är nödvändigt att minska kroppsvikten för att i genomsnitt uppnå samma bränsleekonomi som vissa märken uppnår genom att installera ett hybridsystem i en bil. Nya modeller av vissa bilar bevisar också att detta inte är ett skrik in i mörkret. Till exempel använder den nyligen introducerade sjunde generationen Volkswagen Golf lättare komponenter för att lära av och använder i praktiken faktiskt mindre bränsle än tidigare. Japanska biltillverkaren Mazda har tagit en liknande riktning. Trots dessa påståenden fortsätter utvecklingen av en "långdistans" hybriddrift. Som exempel ska jag nämna Opel Ampera och paradoxalt nog modellen från Audi AXNUMX e-tron.

Användarvänlighet för enskilda enheter

Energiresurs	Motoreffektivitet	Effektiv energi / l	Effektiv energi / kg
bensin	0,30	2,58 kWh / l	3,56 kWh / kg
Olja	0,35	3,42 kWh / l	4,07 kWh / kg
Litiumjonbatterier	0,90	-	OK. 0,1 kWh / kg

Opel Ampera

Även om Opel Ampera ofta presenteras som en elbil, är det faktiskt en hybridbil. Förutom elmotorn använder Ampere också en 1,4-liters förbränningsmotor på 63 kW. Denna bensinmotor driver dock inte hjulen direkt, utan fungerar som en generator om batterierna tar slut. energi. Den elektriska delen representeras av en elmotor med en effekt på 111 kW (150 hk) och ett vridmoment på 370 Nm. Strömförsörjningen drivs av 220 T-formade litiumceller som har en total effekt på 16 kWh och väger 180 kg. Denna elbil kan färdas 40-80 km på en rent elektrisk enhet. Denna sträcka är ofta tillräcklig för stadskörning hela dagen och minskar avsevärt driftskostnaderna eftersom stadstrafik kräver betydande bränsleförbrukning vid förbränningsmotorer. Batterierna kan också laddas från ett standarduttag, och i kombination med en förbränningsmotor sträcker sig Amperas räckvidd till mycket respektabla femhundra kilometer.

Audi e elektron A1

Audi, som föredrar en klassisk drivning med mer avancerad teknik än en tekniskt mycket krävande hybriddrift, introducerade en intressant A1 e-tron hybridbil för mer än två år sedan. Litiumjonbatterier med en kapacitet på 12 kWh och en vikt på 150 kg laddas av en wankelmotor som en del av en generator som använder energin i form av bensin som lagras i en 254-liters tank. Motorn har en volym på 15 kubikmeter. cm och genererar 45 kW/h el. energi. Elmotorn har en effekt på 75 kW och kan producera upp till 0 kW effekt på kort tid. Acceleration från 100 till 10 är cirka 130 sekunder och en toppfart på cirka 50 km / h. Bilen kan färdas cirka 12 km runt staden på en ren eldrift. Efter utarmningen av t.ex. energin aktiveras diskret av den roterande förbränningsmotorn och laddar upp elektriciteten. energi för batterier. Den totala räckvidden med fulladdade batterier och 250 liter bensin är ca 1,9 km med en snittförbrukning på 100 liter per 1450 km. Fordonets arbetsvikt är 12 kg. Låt oss ta en titt på en enkel konvertering för att i direkt jämförelse se hur mycket energi som döljs i en 30 liters tank. Om man antar en modern Wankel-motorverkningsgrad på 70 %, så motsvarar 9 kg av den, tillsammans med 12 kg (31 L) bensin, 79 kWh energi lagrad i batterier. Alltså 387,5 kg motor och tank = 1 kg batterier (beräknat i Audi A9 e-Tron-vikter). Om vi ​​ville öka bränsletanken med 62 liter skulle vi redan ha XNUMX kWh energi tillgänglig för att driva bilen. Så vi kunde fortsätta. Men han måste ha en fångst. Det blir inte längre en "grön" bil. Så även här syns det tydligt att den elektriska drivningen är avsevärt begränsad av effekttätheten hos den energi som lagras i batterierna.

Framförallt det högre priset, liksom den höga vikten, har lett till att hybriddriften i Audi successivt tynat i bakgrunden. Det betyder dock inte att utvecklingen av hybridbilar och elfordon hos Audi har sjunkit helt. Information om den nya versionen av A1 e-tron-modellen har dykt upp nyligen. Jämfört med den tidigare har den roterande motorn/generatorn ersatts av en 1,5 kW 94-liters trecylindrig turboladdad motor. Användningen av den klassiska förbränningsenheten tvingades fram av Audi främst på grund av svårigheterna i samband med denna växellåda, och den nya trecylindriga motorn är utformad inte bara för att ladda batterierna, utan fungerar också direkt med drivhjulen. Sanyo-batterierna har en identisk effekt på 12kWh, och räckvidden för den rent elektriska enheten har ökats något till cirka 80 km. Audi säger att den uppgraderade A1 e-tron i genomsnitt ska ha en liter per hundra kilometer. Tyvärr har denna utgift en nackdel. För hybridfordon med utökad ren elektrisk räckvidd. drivningen använder en intressant teknik för att beräkna det slutliga flödet. Så kallad konsumtion ignoreras. tankning från batteriladdningsnätverket, liksom den slutliga förbrukningen l / 100 km, tar bara hänsyn till bensinförbrukningen under de sista 20 km av körning, när det finns el. batteriladdning. Genom en mycket enkel beräkning kan vi beräkna detta om batterierna var urladdade på lämpligt sätt. vi körde efter att strömmen gått. energi från rena bensinbatterier, som ett resultat kommer förbrukningen att öka fem gånger, det vill säga 5 liter bensin per 100 km.

Audi A1 e-tron II. generation

Ellagringsproblem

Frågan om energilagring är lika gammal som själva elektrotekniken. De första källorna till elektricitet var galvaniska celler. Efter en kort tid upptäcktes möjligheten för en reversibel process för ackumulering av elektricitet i galvaniska sekundära celler - batterier. De första använda batterierna var blybatterier, efter en kort tid nickel-järn och lite senare nickel-kadmium, och deras praktiska användning varade mer än hundra år. Det bör också tilläggas att, trots intensiv världsomspännande forskning inom detta område, har deras grundläggande design inte förändrats mycket. Genom att använda ny tillverkningsteknik, förbättra egenskaperna hos basmaterial och använda nya material för cell- och kärlseparatorer, var det möjligt att något minska den specifika vikten, minska självurladdningen av cellerna och öka operatörens komfort och säkerhet, men det är ungefär det. Den mest betydande nackdelen, dvs. Ett mycket ogynnsamt förhållande mellan mängden lagrad energi och batteriernas vikt och volym kvarstod. Därför användes dessa batterier huvudsakligen i statiska applikationer (backup-strömförsörjning om huvudströmförsörjningen skulle gå sönder, etc.). Batterier användes som energikälla för dragsystem, särskilt på järnvägar (transportvagnar), där tung vikt och betydande dimensioner inte heller störde alltför mycket.

Energilagrings framsteg

Behovet av att utveckla celler med liten kapacitet och dimensioner på ampere timmar har dock ökat. Således bildades alkaliska primära celler och förseglade versioner av nickel-kadmium (NiCd) och sedan nickel-metallhydrid (NiMH) batterier. För inkapsling av cellerna valdes samma hylsformar och storlekar som för de hittills konventionella primära zinkkloridcellerna. I synnerhet gör de uppnådda parametrarna för nickelmetallhydridbatterier det möjligt att använda dem, i synnerhet i mobiltelefoner, bärbara datorer, manuella enheter för verktyg etc. Tillverkningstekniken för dessa celler skiljer sig från den teknik som används för celler med en stor kapacitet i ampere-timmar. Lamellarrangemanget i storcellselektrodsystemet ersätts av tekniken för att omvandla elektrodsystemet, inklusive separatorer, till en cylindrisk spole, som sätts in och bringas i kontakt med regelformade celler i storlekarna AAA, AA, C och D, resp. multiplar av deras storlek. För vissa speciella tillämpningar produceras speciella plattceller.

Fördelen med hermetiska celler med spiralelektroder är flera gånger större förmåga att ladda och ladda ur med höga strömmar och förhållandet mellan relativ energitäthet och cellvikt och volym jämfört med den klassiska storcellsdesignen. Nackdelen är mer självurladdning och färre arbetscykler. Den maximala kapaciteten för en enda NiMH-cell är cirka 10 Ah. Men som med andra cylindrar med större diameter tillåter de inte laddning av för höga strömmar på grund av problematisk värmeavledning, vilket kraftigt minskar användningen i elfordon, och därför används denna källa endast som ett hjälpbatteri i ett hybridsystem (Toyota Prius 1,3 kWh).

Ett betydande framsteg inom området för energilagring har varit utvecklingen av säkra litiumbatterier. Litium är ett grundämne med högt elektrokemiskt potentialvärde, men det är också extremt reaktivt i oxidativ mening, vilket också ger problem vid användning av litiummetall i praktiken. När litium kommer i kontakt med atmosfäriskt syre uppstår en förbränning som beroende på omgivningens egenskaper kan ha karaktären av en explosion. Denna obehagliga egenskap kan elimineras antingen genom att försiktigt skydda ytan eller genom att använda mindre aktiva litiumföreningar. För närvarande är de vanligaste litiumjon- och litiumpolymerbatterierna med en kapacitet på 2 till 4 Ah i amperetimmar. Deras användning liknar den för NiMh, och vid en genomsnittlig urladdningsspänning på 3,2 V finns 6 till 13 Wh energi tillgänglig. Jämfört med nickel-metallhydridbatterier kan litiumbatterier lagra två till fyra gånger mer energi för samma volym. Litiumjonbatterier (polymer) har en elektrolyt i gel eller fast form och kan tillverkas i platta celler så tunna som några tiondels millimeter i praktiskt taget vilken form som helst för att passa respektive applikations behov.

Den elektriska drivningen i en personbil kan göras som huvud och enda (elbil) eller kombinerad, där den elektriska drivningen kan vara både den dominerande och hjälpkällan för dragkraft (hybriddrift). Beroende på vilken variant som används skiljer sig energikraven för fordonets drift och därför batteriernas kapacitet. I elfordon är batterikapaciteten mellan 25 och 50 kWh och med hybriddrift är den naturligtvis lägre och sträcker sig från 1 till 10 kWh. Från de givna värdena kan det ses att vid en spänning på en (litium) cell på 3,6 V är det nödvändigt att ansluta cellerna i serie. För att minska förlusterna i distributionsledare, växelriktare och motorlindningar rekommenderas det att välja en högre spänning än vanligt i det inbyggda nätverket (12 V) för frekvensomriktare - vanliga värden är från 250 till 500 V. Från idag är litiumceller uppenbarligen den mest lämpliga typen. Visserligen är de fortfarande väldigt dyra, speciellt i jämförelse med blybatterier. De är dock mycket svårare.

Den nominella spänningen för konventionella litiumbattericeller är 3,6 V. Detta värde skiljer sig från konventionella nickel-metallhydridceller. NiCd, som har en nominell spänning på 1,2 V (eller bly - 2 V), vilket, om det används i praktiken, inte tillåter utbytbarhet av båda typerna. Laddningen av dessa litiumbatterier kännetecknas av behovet av att mycket noggrant upprätthålla värdet på den maximala laddningsspänningen, vilket kräver en speciell typ av laddare och i synnerhet inte tillåter användning av laddningssystem utformade för andra typer av celler.

Litiumbatteriers huvudsakliga egenskaper

De viktigaste egenskaperna hos batterier för elfordon och hybrider kan betraktas som deras laddnings- och urladdningsegenskaper.

Laddningsegenskap 

Laddningsprocessen kräver reglering av laddströmmen, styrningen av cellspänningen och styrningen av den aktuella temperaturen kan inte förbises. För litiumceller som används idag som använder LiCoO2 som katodelektrod är gränsen för maximal laddningsspänning 4,20 till 4,22 V per cell. Överskridande av detta värde leder till skador på cellens egenskaper och omvänt innebär misslyckande att nå detta värde att den nominella cellkapaciteten inte används. För laddning används den vanliga IU -karakteristiken, det vill säga i den första fasen laddas den med konstant ström tills en spänning på 4,20 V / cell uppnås. Laddningsströmmen är begränsad till det högsta tillåtna värdet som anges av celltillverkaren. alternativ för laddare. Laddningstiden i det första steget varierar från flera tiotals minuter till flera timmar, beroende på laddningsströmmen. Cellspänningen ökar gradvis upp till max. som redan nämnts, bör denna spänning inte överskridas på grund av risken för skador på cellen. I den första laddningsfasen lagras 4,2 till 70% av energin i cellerna, i den andra fasen resten. I den andra fasen hålls laddningsspänningen vid det högsta tillåtna värdet och laddningsströmmen minskar gradvis. Laddningen är klar när strömmen har sjunkit till cirka 80-2% av cellens nominella urladdningsström. Eftersom det maximala värdet på laddningsströmmarna för mindre celler också är flera gånger högre än urladdningsströmmen kan en betydande del av elen sparas i den första laddningsfasen. energi på relativt mycket kort tid (cirka ½ och 3 timme). Således är det i händelse av en nödsituation möjligt att ladda batterierna i ett elfordon till tillräcklig kapacitet på relativt kort tid. Även för litiumceller minskar den ackumulerade elen efter en viss lagringsperiod. Detta händer dock först efter cirka 1 månaders stillestånd.

Urladdningsegenskaper

Spänningen sjunker först snabbt till 3,6–3,0 V (beroende på urladdningsströmens storlek) och förblir nästan konstant under hela urladdningen. Efter uttömningen av utbudet av e-post. energin sänker också cellspänningen mycket snabbt. Därför måste urladdningen slutföras senast tillverkarens angivna urladdningsspänning på 2,7 till 3,0 V.

Annars kan produktens struktur skadas. Avlastningsprocessen är relativt enkel att styra. Den begränsas endast av strömvärdet och stannar när värdet på den slutliga urladdningsspänningen uppnås. Det enda problemet är att egenskaperna hos enskilda celler i ett sekventiellt arrangemang aldrig är desamma. Därför måste man se till att spänningen i någon cell inte faller under den slutliga urladdningsspänningen, eftersom detta kan skada det och därmed orsaka att hela batteriet inte fungerar. Detsamma bör beaktas vid laddning av batteriet.

Den nämnda typen litiumceller med ett annat katodmaterial, i vilket oxiden av kobolt, nickel eller mangan ersätts med fosfiden Li3V2 (PO4) 3, eliminerar de nämnda riskerna för skador på cellen på grund av bristande överensstämmelse. en högre kapacitet. Deklarerad är också deras deklarerade livslängd på cirka 2 laddningscykler (vid 000% urladdning) och särskilt det faktum att när cellen är helt urladd kommer den inte att skadas. Fördelen är också en högre nominell spänning på cirka 80 vid laddning upp till 4,2 V.

Från ovanstående beskrivning kan det tydligt anges att litiumbatterier för närvarande är det enda alternativet som att lagra energi för att köra bil jämfört med energin som lagras i fossilt bränsle i en bränsletank. Varje ökning av batterispecifik kapacitet kommer att öka konkurrenskraften hos denna miljövänliga enhet. Vi kan bara hoppas att utvecklingen inte kommer att bromsa, utan tvärtom gå flera mil framåt.

Exempel på fordon som använder hybrid- och elbatterier

Toyota Prius är en klassisk hybrid med låg effektreserv på ren el. kör

Toyota Prius använder ett 1,3 kWh NiMH -batteri, som främst används som kraftkälla för acceleration och gör det möjligt att använda en separat elektrisk drivenhet på ett avstånd på cirka 2 km vid max. 50 km / h. Plug-In-versionen använder redan litiumjonbatterier med en kapacitet på 5,4 kWh, vilket gör att du uteslutande kan köra på en elektrisk enhet på ett avstånd av 14-20 km med en maxhastighet. hastighet 100 km / h.

Opel Ampere-hybrid med ökad effektreserv på ren e-post. kör

Elfordonet med en utökad räckvidd (40-80 km), som Opel kallar fyrsitsiga femdörrars Amper, drivs av en elmotor som ger 111 kW (150 hk) och 370 Nm vridmoment. Strömförsörjningen drivs av 220 T-formade litiumceller som har en total effekt på 16 kWh och väger 180 kg. Generatorn är en 1,4 liters bensinmotor med en effekt på 63 kW.

Mitsubishi och MiEV, Citroën C-Zero, Peugeot iOn-clean el. bilar

Litiumjonbatterier med en kapacitet på 16 kWh gör att fordonet kan köra upp till 150 km utan laddning, mätt i enlighet med NEDC-standarden (New European Driving Cycle). Högspänningsbatterierna (330 V) är placerade inuti golvet och skyddas också av vaggramen från skador vid stötar. Det är en produkt av Lithium Energy Japan, ett joint venture mellan Mitsubishi och GS Yuasa Corporation. Det finns totalt 88 artiklar. Elektricitet för enheten tillhandahålls av ett 330 V litiumjonbatteri, bestående av 88 50 Ah-celler med en total kapacitet på 16 kWh. Batteriet laddas från ett eluttag inom sex timmar med en extern snabbladdare (125 A, 400 V), batteriet laddas till 80% på en halvtimme.

Jag är själv ett stort fan av elfordon och följer ständigt vad som händer på det här området, men verkligheten är för tillfället inte så optimistisk. Detta bekräftas också av ovanstående information, som visar att livslängden för både rena el- och hybridfordon inte är lätt, och ofta bara ett sifferspel utger sig för att vara det. Deras produktion är fortfarande mycket krävande och dyr, och deras effektivitet kan diskuteras gång på gång. Den största nackdelen med elfordon (hybrider) är den mycket låga specifika kapaciteten hos energin som lagras i batterier jämfört med energin som lagras i konventionella bränslen (diesel, bensin, flytande petroleumgas, komprimerad naturgas). För att verkligen föra kraften hos elfordon närmare konventionella bilar skulle batterier behöva minska sin vikt med minst en tiondel. Det betyder att nämnda Audi R8 e-tron fick lagra 42 kWh inte i 470 kg, utan i 47 kg. Dessutom skulle laddningstiden behöva minskas avsevärt. Ungefär en timme vid 70-80% kapacitet är fortfarande mycket, och jag pratar inte om 6-8 timmar i snitt på full laddning. Det finns ingen anledning att tro på skitsnacket om nollproduktion av CO2-elfordon heller. Låt oss omedelbart notera det faktum att Energin i våra uttag genereras också av värmekraftverk, och de producerar inte bara tillräckligt med CO2. För att inte tala om den mer komplexa produktionen av en sådan bil, där behovet av CO2 för produktion är mycket större än i en klassisk. Vi får inte glömma antalet komponenter som innehåller tunga och giftiga material och deras problematiska efterföljande bortskaffande.

Med alla minus som nämns och inte nämns har en elbil (hybrid) också obestridliga fördelar. I stadstrafik eller över kortare avstånd är deras mer ekonomiska drift obestridlig, bara på grund av principen om energilagring (återvinning) under bromsning, när den i konventionella fordon avlägsnas under inbromsning i form av spillvärme till luften, inte för att nämn möjligheten några km kör runt staden för billig laddning från offentlig e-post. netto. Om vi ​​jämför en ren elbil och en klassisk bil, så finns det i en konventionell bil en förbränningsmotor, som i sig är ett ganska komplext mekaniskt element. Dess kraft måste överföras till hjulen på något sätt, och detta sker mestadels genom en manuell eller automatisk växellåda. Det är fortfarande en eller flera differentialer i vägen, ibland även en drivaxel och en serie axelaxlar. Självklart behöver bilen också sakta ner, motorn måste kylas ner, och denna värmeenergi går värdelöst förlorad till miljön som restvärme. En elbil är mycket effektivare och enklare - (gäller inte hybriddrift, vilket är väldigt komplicerat). Elbilen innehåller inga växellådor, växellådor, kardan och halvaxlar, glöm motorn fram, bak eller i mitten. Den innehåller ingen kylare, dvs kylvätska och startmotor. Fördelen med en elbil är att den kan installera motorer direkt i hjulen. Och plötsligt har du den perfekta ATV:n som kan styra varje hjul oberoende av de andra. Därför, med ett elfordon, kommer det inte att vara svårt att kontrollera endast ett hjul, och det är också möjligt att välja och kontrollera den optimala fördelningen av kraft för kurvtagning. Var och en av motorerna kan också vara en broms, återigen helt oberoende av de andra hjulen, som omvandlar åtminstone en del av den kinetiska energin tillbaka till elektrisk energi. Som ett resultat kommer konventionella bromsar att utsättas för mycket mindre påfrestningar. Motorerna kan producera den maximala tillgängliga effekten när som helst och utan fördröjning. Deras effektivitet när det gäller att omvandla energi lagrad i batterier till kinetisk energi är cirka 90 %, vilket är ungefär tre gånger så hög som konventionella motorer. Följaktligen genererar de inte så mycket restvärme och behöver inte vara svåra att kyla. Allt du behöver för detta är bra hårdvara, en styrenhet och en bra programmerare.

Suma sumárum. Om elbilar eller hybrider är ännu närmare klassiska bilar med bränslesnåla motorer, har de fortfarande en mycket svår och svår väg framför sig. Jag hoppas bara att detta inte bekräftas av ett antal vilseledande siffror eller. överdrivet tryck från tjänstemän. Men låt oss inte förtvivla. Utvecklingen av nanoteknologi går verkligen med stormsteg, och kanske finns det verkligen mirakel i beredskap för oss inom en snar framtid.

Slutligen kommer jag att lägga till ytterligare en intressant sak. Det finns redan en tankstation för solenergi.

Toyota Industries Corp (TIC) har utvecklat en laddningsstation för el och hybridfordon. Stationen är också ansluten till elnätet, så 1,9 kW solpaneler är mer sannolikt en ytterligare energikälla. Med hjälp av en fristående (sol) energikälla kan laddstationen ge en maximal effekt på 110 VAC / 1,5 kW, när den är ansluten till elnätet erbjuder den maximalt 220 VAC / 3,2 kW.

Oanvänd el från solpaneler lagras i batterier, som kan lagra 8,4 kWh för senare användning. Det är också möjligt att leverera el till distributionsnätet eller tillbehör till leveransstationer. Laddningsställen som används på stationen har inbyggd kommunikationsteknik som kan identifiera fordon respektive. deras ägare använder smartkort.

Viktiga termer för batterier

• Effekt - indikerar mängden elektrisk laddning (mängd energi) som lagras i batteriet. Den anges i amperetimmar (Ah) eller, för små enheter, i milliampetimmar (mAh). Ett 1 Ah (= 1000 mAh) batteri är teoretiskt kapabelt att leverera 1 ampere under en timme.
• Internt motstånd - indikerar batteriets förmåga att ge mer eller mindre urladdningsström. Som illustration kan två kapslar användas, en med ett mindre utlopp (högt inre motstånd) och den andra med en större (lågt inre motstånd). Om vi ​​bestämmer oss för att tömma dem kommer en kapsel med ett mindre dräneringshål att tömmas långsammare.
• Batterispänning - för nickel-kadmium- och nickel-metallhydridbatterier är det 1,2 V, bly 2 V och litium från 3,6 till 4,2 V. Under drift varierar denna spänning inom 0,8 - 1,5 V för nickel-kadmium- och nickelmetallhydridbatterier, 1,7 - 2,3 V för bly och 3-4,2 och 3,5-4,9 för litium.
• Laddningsström, urladdningsström – uttryckt i ampere (A) eller milliampere (mA). Detta är viktig information för den praktiska användningen av batteriet i fråga för en viss enhet. Den bestämmer också förutsättningarna för korrekt laddning och urladdning av batteriet så att dess kapacitet utnyttjas maximalt och samtidigt inte förstörs.
• Laddning enl. urladdningskurva - visar grafiskt förändringen i spänningen beroende på tiden när batteriet laddas eller laddas ur. När ett batteri är urladdat är det vanligtvis en liten förändring i spänningen under cirka 90 % av urladdningstiden. Därför är det mycket svårt att bestämma batteriets nuvarande tillstånd från den uppmätta spänningen.
• Självurladdning, självurladdning – Batteriet kan inte hålla elektriciteten hela tiden. energi, eftersom reaktionen vid elektroderna är en reversibel process. Ett laddat batteri laddas gradvis ur av sig självt. Denna process kan ta från flera veckor till månader. När det gäller blybatterier är detta 5-20% per månad, för nickel-kadmium-batterier - ca 1% av den elektriska laddningen per dag, i fallet med nickel-metallhydridbatterier - ca 15-20% pr. månad, och litium tappar cirka 60%. kapacitet i tre månader. Självurladdning beror på omgivningstemperaturen samt internt motstånd (batterier med högre inre motstånd urladdar mindre) och naturligtvis är design, material och utförande också viktiga.
•  Batteri (kit) – Endast i undantagsfall används batterier individuellt. Vanligtvis är de kopplade i en uppsättning, nästan alltid seriekopplade. Den maximala strömmen för en sådan uppsättning är lika med den maximala strömmen för en individuell cell, märkspänningen är summan av märkspänningarna för de individuella cellerna.
•  Ackumulering av batterier.  Ett nytt eller oanvänt batteri bör utsättas för en men helst flera (3-5) långsam full laddning och långsam urladdning. Denna långsamma process sätter batteriparametrarna till önskad nivå.
•  Minneseffekt – Detta händer när batteriet laddas och laddas ur till samma nivå med ungefär konstant, inte för mycket ström, och det ska inte vara full laddning eller djupurladdning av cellen. Denna bieffekt påverkade NiCd (minst även NiMH).